В 1939 году в одном из английсиких научных журналов опубликовал статью «Вулканические разрушения минойского Крита», в которой высказал гипотезу о причинах упадка и гибели минойской цивилизации. Согласно ей, критские дворцы и поселения были уничтожены мощным цунами, возникшем после извержения вулкана Санторини в (1627 г. до н. э.) и последовавшего за ним землетрясения. Последствия усугубились за счёт огромного количества выпавшего вулканического пепла. Позднее извержения повторялись и последнее (ок. 1470 г. до н. э) окончательно погубило минойскую культуру. Эта гипотеза, считается наиболее правдоподобной, хотя есть и другие. Возможно виновниками катастрофы были греки-ахейцы, вторгшиеся на Крит из материковой Греции (вероятно, с Пелопоннеса).
Самое важное открытие Маринатоса: Акротири — минойский портовый город на острове Фера (Тера, Тира), входящем в группу островов вулканического происхождения Санторини (архипелаг Киклады). Город-порт был разрушен, но в то же время «законсервирован» в результате извержения Санторини. Акротири — крупнейшее из обнаруженных минойское поселение вне острова Крит. Маринатос начал эту работу в 1967 году и погиб на месте раскопок в 1974 в результате несчастного случая (обвал сводов пещеры).
К концу жизни, во времена правления «чёрных полковников» Маринатос возглавил археологическую службу Греции. Его близкие контакты с лидерами хунты, в частности с Георгиосом Пападопулосом обеспечили ему поддержку властей, но в научных кругах породили сплетни вокруг его фигуры.
Наиболее значительные труды Спиридона Маринатоса: «Крит и Микены» (1959), «Жизнь и искусство древней Феры» (1972).
Спиридон Маринатос известен своими археологическими исследованиями: